Islas Costeras de Santa Catarina en el Contexto de la Crisis Climática
Proyecto de Maestría - PPGOceano/UFSC | 2026
Estudiante: Ronan Armando Caetano
Investigar como las variables ambientales y geomorfologicas influyen en la diversidad y distribucion de macrofitas marinas en tres islas costeras de Santa Catarina, con enfoque en el mapeo espacial y el modelado de aptitud de habitat.
Aun faltan mapas detallados y comparables que muestren donde ocurren las macrofitas marinas en las islas costeras de Santa Catarina y como responden a cambios ambientales. Sin esta base, se dificulta priorizar el monitoreo y planificar acciones de conservacion.
El equipo registra especies, abundancia y condiciones ambientales en las tres islas usando una metodologia estandarizada para permitir comparaciones justas.
Los datos de campo se integran en mapas y modelos para indicar las areas mas favorables para macrofitas y las areas prioritarias de monitoreo.
El proyecto genera productos cientificos y tecnicos que pueden ser usados por investigacion, gestion ambiental y planificacion de monitoreo costero.
Tres islas costeras de Santa Catarina con gradiente de tamano, aislamiento y presion antropica.
Centroide: 27°13'33"S, 48°21'56"W
Area: 17,131.72 ha
Estatus: Unidad de Conservacion Federal
Distancia de la costa: ~15 km
Rango de profundidad del estudio: 0–15 m
Centroide: 27°41'48"S, 48°27'55"W
Area: 76.19 ha
Estatus: Patrimonio arqueologico/paisajistico
Distancia de la costa: ~1.5 km
Rango de profundidad del estudio: 0–15 m
Centroide: 27°36'36"S, 48°23'11"W
Area: 16.98 ha
Estatus: Sin proteccion especifica
Distancia de la costa: ~8 km
Rango de profundidad del estudio: 0–15 m
| Criterio | Arvoredo | Campeche | Xavier |
|---|---|---|---|
| Area (ha) | 17,131.72 | 76.19 | 16.98 |
| Tamano relativo | ~1.000x mayor que Xavier | Intermedio | Menor en el gradiente |
| Distancia de la costa | ~15 km | ~1.5 km | ~8 km |
| Estatus de proteccion | Unidad de Conservacion Federal (REBIO) | Patrimonio arqueologico/paisajistico | Sin proteccion especifica |
| Presion antropica | Baja (regulada) | Alta | Moderada |
| Presion turistica | Controlada | Intensa en verano | Menor que Campeche |
| Accesibilidad logistica | Mas compleja (embarcacion y ventana meteorologica) | Mas simple y rapida | Intermedio |
| Grado de aislamiento | Alta | Baja | Intermedio |
| Complejidad de habitat | Alta (multiples microambientes) | Media (sectores contrastantes) | Media/alta a pequena escala |
| Sustrato dominante | Litorales rocosos con zonas de alta energia | Mosaico rocoso y arenoso | Litorales rocosos e islotes |
| Relevancia para modelado | Referencia para condiciones mas preservadas | Referencia para alta influencia antropica | Referencia para un area pequena y poco estudiada |
| Rol en el gradiente del estudio | Extremo de mayor area/aislamiento | Extremo de mayor uso humano/proximidad | Punto de conectividad intermedia |
La seleccion de Arvoredo, Campeche y Xavier se hizo para representar un gradiente ecologico realista y comparable a escala regional, permitiendo pruebas robustas sobre distribucion de macrofitas y aptitud de habitat.
Los mapas a continuacion muestran la base espacial usada para comparar Arvoredo, Campeche y Xavier. Son productos cartograficos que proveen el contexto territorial del estudio.
Como usar el mapa interactivo: haz clic en el boton de abajo para abrir una visualizacion dinamica de las tres areas de estudio. En el mapa, puedes cambiar capas base, consultar la leyenda y los metadatos cartograficos, usar las escalas grafica y numerica, y acercar/alejar para explorar los detalles espaciales de cada isla.
Abrir mapa interactivo de las areas de estudio
Mapa de referencia de las tres areas insulares de estudio.
Comparacion espacial de REBIO Arvoredo, Campeche y Xavier.
Evaluar la diversidad y la distribucion espacial de comunidades de macrofitas marinas en Ilha do Campeche, Ilha Xavier y REBIO Marinha do Arvoredo, correlacionando patrones biologicos con variables ambientales y geomorfologicas para generar modelos de aptitud de habitat.
Realizar un inventario de macrofitas en el rango de 0-15 m de profundidad.
Mapear la distribucion espacial y la abundancia relativa mediante geoprocesamiento.
Generar ortofotos y modelos de superficie para refinar el mapeo de habitat.
Caracterizar sustrato rocoso y variables locales como transparencia del agua.
Construir un indice de aptitud de habitat (HSI) y SDMs para estimar patrones de ocurrencia (donde tienden a encontrarse las especies).
Consolidar una coleccion de referencia (herbario) para monitoreo de largo plazo.
La logica del estudio es directa: medir macrofitas en campo, registrar condiciones ambientales y luego transformarlo en mapas y modelos para entender donde es mas probable que ocurra cada especie.
Resumen visual conectado: desde la colecta en campo hasta los productos finales de conservacion.
Puntos, transectos y logistica.
Apnea/SCUBA, presencia, abundancia (DAFOR) y colecta en litoral rocoso.
Profundidad, transparencia y sustrato.
Ortofoto y DSM con RGB/multiespectral.
Integracion de datos espaciales.
Modelado de aptitud y distribucion.
Verificaciones de campo y metricas de desempeno.
Mapas y sintesis para monitoreo.
Tipo de estudio: comparacion entre tres islas (Arvoredo, Campeche y Xavier).
Rango de profundidad: 0 a 15 m.
Estrategia: aplicar el mismo metodo en las tres areas para permitir comparaciones justas.
| Paso | Que se hara | Resultado esperado |
|---|---|---|
| Paso 1 | Definir puntos de muestreo, transectos y ventanas operativas (marea/tiempo) para cada isla | Plan de campo estandarizado |
| Paso 2 | Realizar muestreo subacuatico por apnea (sectores someros) y buceo SCUBA (sectores mas profundos), con protocolos de seguridad y sistema de dupla | Cobertura estandarizada del rango 0-15 m bajo distintas condiciones de profundidad |
| Paso 3 | Registrar presencia y abundancia de macrofitas (DAFOR), con fotos georreferenciadas por punto/transecto | Lista de especies e intensidad de ocurrencia por punto e isla |
| Paso 4 | Colectar material en litoral rocoso (muestras/ejemplares) con rotulado, almacenamiento y trazabilidad | Material de referencia para confirmacion taxonomica y herbario |
| Paso 5 | Registrar variables ambientales en el mismo punto (ej.: transparencia, profundidad, tipo de sustrato, geomorfologia) | Datos ambientales vinculados a registros biologicos |
| Paso 6 | Georreferenciar todos los datos en SIG e integrar datos de campo, dron y capas ambientales | Base espacial organizada, auditable y comparable entre campanas |
| Paso 7 | Calcular HSI, ejecutar SDMs y validar resultados con datos de campo independientes | Mapas de aptitud y distribucion potencial con control de calidad |
| Paso 8 | Revisar consistencia final, generar mapas tematicos y consolidar productos para disertacion y gestion | Productos tecnicos y cientificos listos para uso y comunicacion |
La fotogrametria con dron transforma multiples fotos aereas en mapas detallados y medibles del area costera.
En resumen: el dron mejora la base cartografica del estudio y aumenta la confianza en los modelos de habitat.
Para fortalecer la metodologia, se realizara una prueba comparativa entre camara RGB y camara multiespectral en la misma area y bajo condiciones similares de marea e iluminacion.
| Etapa de prueba | Como se ejecutara | Producto/Indicador |
|---|---|---|
| 1. Planificacion de vuelo | Misma area, igual altitud y solape para ambos sensores | Comparacion justa entre RGB y multiespectral |
| 2. Adquisicion de datos | Ventana corta de vuelo para reducir variacion de luz, viento y mar | Conjunto de imagenes pareadas |
| 3. Procesamiento fotogrametrico | Generacion de ortomosaico y DSM para ambos sensores | Ortofotos y modelos de superficie comparables |
| 4. Productos espectrales | En multiespectral, calcular indices (ej.: NDVI/GNDVI/NDRE o equivalente costero) | Capas para discriminar tipo de cobertura y vigor de vegetacion |
| 5. Metricas de resolucion | Comparar GSD, nitidez visual y error geometrico (RMSE de checkpoints) | Desempeno espacial objetivo por sensor |
| 6. Validacion ecologica | Contrastar mapas con puntos de campo (presencia/ausencia y DAFOR) | Exactitud tematica para habitat/macrofitas |
| 7. Sintesis final | Comparar ventajas de sensores y recomendar uso aislado o combinado | Protocolo optimizado para campanas futuras |
| Indicador | Meta ideal | Rango aceptable | Como verificar | Accion correctiva |
|---|---|---|---|---|
| GSD (resolucion en suelo) | 2–5 cm/pixel | hasta 7 cm/pixel | Informe de procesamiento fotogrametrico | Ajustar altitud de vuelo y/o distancia focal |
| Solape frontal | 80% | 75–85% | Plan de vuelo + registro del dron | Recalcular lineas de vuelo y velocidad |
| Solape lateral | 70% | 65–75% | Plan de vuelo + inspeccion del ortomosaico | Reducir el espaciamiento entre franjas de vuelo |
| Altitud de vuelo | 60–100 m (segun el sensor) | hasta 120 m (normativa vigente) | Telemetria del dron y cuaderno de campo | Estandarizar la altitud por campana y sensor |
| Velocidad de vuelo | 3–6 m/s | hasta 8 m/s | Registro de la mision | Reducir la velocidad en condiciones de mar/agitación y viento |
| Horario de adquisicion | 10:00–14:00, baja nubosidad | 9:00–15:00 | Registro de campo y metadatos EXIF | Reprogramar el vuelo para reducir sombra y reflejo |
| Condiciones de mar/viento | Mar calmo y viento bajo | viento hasta ~20 km/h | Boletin meteorologico + observacion local | Suspender el vuelo en condiciones criticas |
| RMSE geometrico | < 10 cm | 10–15 cm | Puntos de verificacion/GCPs independientes | Rehacer el ajuste del bloque y revisar los GCPs |
| Densidad de GCP/punto de verificacion | Distribuidos en todo el mosaico | minimo 5 puntos bien distribuidos | Mapa de puntos de control | Agregar puntos en bordes y centro |
| Calidad radiometrica (multiespectral) | Panel de calibracion antes/despues del vuelo | Al menos 1 calibracion por mision | Metadatos e imagenes del panel | Recalibrar y repetir la adquisicion si es necesario |
| Validacion tematica | Exactitud global > 85% y Kappa > 0.75 | Exactitud > 80% y Kappa > 0.65 | Matriz de confusion con puntos de campo | Revisar clases, entrenamiento y muestreo |
| Reproducibilidad entre campanas | Mismo protocolo y parametros clave | Diferencias documentadas y justificadas | Lista de verificacion de estandarizacion por campana | Actualizar el protocolo y registrar desviaciones |
| Fuente/Herramienta | Cuando consultar | Proposito | Criterio practico (despegar/no despegar) |
|---|---|---|---|
| INMET (pronostico y alertas) | 24–48 h antes y en la manana del vuelo | Verificar tendencia de viento, lluvia y alertas oficiales | No despegar: alerta activa por viento fuerte, lluvia intensa o tormenta |
| CPTEC/INPE (modelos) | 24 h antes + revision el dia del vuelo | Comparar escenarios de viento/nubosidad para reducir incertidumbre en la ventana de mision | No despegar: alta divergencia entre modelos y riesgo de inestabilidad en el horario previsto |
| Marina (DHN/CHM: marea y estado del mar) | 24 h antes e inmediatamente antes de la salida | Evaluar seguridad de navegacion, oleaje y condiciones costeras | No despegar: mar agitado/oleaje que comprometa acceso seguro de embarcacion y despegue del dron |
| METAR/TAF (REDEMET/aeropuerto mas cercano) | 2–6 h antes de la mision | Confirmar condiciones observadas en tiempo real y tendencia de muy corto plazo | No despegar: baja visibilidad, rafagas fuertes o celulas de lluvia aproximandose |
| Windy/Meteoblue (soporte visual) | Planificacion inicial y ajuste final | Visualizar viento por altitud y nubosidad; apoyo a la decision logistica | Usar solo como apoyo; la decision final debe seguir fuentes oficiales + observacion local |
| Observacion local en campo | Inmediatamente antes del despegue | Validar viento real, reflejo del agua, nubosidad baja y seguridad operativa | No despegar: rafagas por encima del limite del dron, lluvia, baja visibilidad o reflejo excesivo |
| Tipo de dron/escenario | Software recomendado | Fortaleza en el proyecto | Nota operativa |
|---|---|---|---|
| DJI Enterprise (Mavic 3E, Matrice) | DJI Pilot 2 | Mision automatizada de mapeo estable y rapida en campo | Estandarizar altitud, solape y velocidad entre campanas |
| DJI con flujo iPad | DJI GS Pro | Interfaz simple para grilla fotogrametrica | Verificar compatibilidad del modelo antes de la campana |
| Campanas enfocadas en fotogrametria academica | Pix4Dcapture Pro | Buena estandarizacion de mision e integracion con procesamiento | Mantener parametros fijos para comparacion temporal |
| Operacion multi-area con gestion en nube | DroneDeploy | Flujo de campo agil y centralizacion de misiones | Revisar costos/licencias para uso continuo |
| Misiones complejas y alta personalizacion | UgCS | Planificacion avanzada para escenarios costeros | Curva de aprendizaje mayor, pero mas control operativo |
| Plataformas ArduPilot/PX4 | QGroundControl o Mission Planner | Alta flexibilidad para parametrizacion tecnica | Verificar telemetria, failsafe y registros antes de cada mision |
Recomendacion operativa para este proyecto: decision de vuelo basada en fuentes oficiales (INMET + Marina + METAR), validada por observacion local en el punto de despegue, y uso de plan de vuelo estandarizado por sensor para garantizar comparabilidad entre campanas.
Metodologia integrada, replicable y orientada a decision, que conecta observacion de campo, geotecnologias y modelado ecologico para apoyar el monitoreo y la gestion de habitats de macrofitas marinas.
Los productos de esta investigacion fueron disenados para transformar datos de campo en evidencia util para la ciencia y la gestion costera. Cada entregable responde una etapa de la pregunta central del proyecto: donde estan las macrofitas, que condiciones favorecen su ocurrencia y como priorizar el monitoreo.
Ademas del resultado cientifico, los productos se entregaran en formato aplicable, con documentacion clara y organizacion estandarizada. Esto facilita su reutilizacion por equipos de investigacion, organismos ambientales e iniciativas de monitoreo de habitats insulares.
Terminos clave usados en esta presentacion, explicados en lenguaje simple. El objetivo es facilitar la lectura para no especialistas sin perder precision tecnica.
Plantas y algas de mayor tamano que viven en el mar y ayudan a mantener el equilibrio ecologico.
Lugar con las condiciones necesarias para que viva una especie (luz, sustrato, temperatura, etc.).
Nivel de favorabilidad de un lugar para la ocurrencia de una especie.
Zona costera de rocas expuestas con muchas grietas y microambientes.
Superficie donde se fijan organismos, como roca, arena o sedimento.
Forma fisica del ambiente (paredes, lajas, bloques, grietas), importante para la biodiversidad.
Impacto causado por actividades humanas (turismo, contaminacion, construccion, trafico de embarcaciones).
Grado de conexion entre areas; influye en la dispersion y recolonizacion de especies.
Buceo sin tanque, usado en zonas someras con operacion rapida.
Equipo autonomo de respiracion subacuatica, usado en zonas mas profundas.
Linea de muestreo usada en campo para estandarizar observaciones entre areas.
Ubicacion definida para colectar datos biologicos y ambientales.
Escala de abundancia: Dominante, Abundante, Frecuente, Ocasional y Rara.
Muestra fisica colectada para confirmar identificacion y almacenarse en coleccion cientifica.
Coleccion organizada de ejemplares vegetales usada como referencia cientifica.
Capacidad de vincular cada dato con su ubicacion, fecha, metodo y colector.
Lista de verificacion para garantizar seguridad, estandarizacion e integralidad del muestreo.
Asociacion de datos con coordenadas geograficas exactas.
Tecnica que transforma multiples fotos en mapas y modelos con medidas reales.
Imagen aerea corregida, como un fotomapa sin distorsion relevante.
Modelo 3D de la superficie, incluyendo terreno y elementos sobre el suelo.
Tamano del pixel en el suelo. Menor pixel significa mayor detalle.
Porcentaje de repeticion entre fotos para asegurar reconstruccion 3D estable.
Camara estandar (rojo, verde y azul) con excelente resolucion visual.
Camara que registra bandas fuera del espectro visible, util para separar tipos de cobertura.
Indices de vegetacion calculados a partir de datos de reflectancia de luz.
Metadatos de foto (fecha, hora, coordenadas y configuracion de camara).
Datos de vuelo registrados por el dron (altitud, velocidad, posicion, bateria).
Puntos de control terrestre usados para ajustar y validar precision cartografica.
Error cuadratico medio (RMSE), indicador de error de posicionamiento; cuanto menor, mejor.
Herramienta para combinar mapas, tablas y analisis en un mismo entorno.
Indice que resume si un lugar es mas o menos favorable para una especie.
Modelo que predice donde puede ocurrir una especie segun condiciones ambientales.
Estandar de documentacion que ayuda a explicar y reproducir modelos ecologicos.
Porcentaje total de clasificaciones correctas en un mapa o modelo.
Metrica de concordancia que descuenta aciertos por azar.
Tabla que compara clase predicha con clase observada en campo.
Etapa de prueba para verificar si el resultado es confiable.
Capacidad de repetir el metodo y obtener resultados comparables.
Proyeccion de condiciones futuras usada para evaluar posibles desplazamientos en la distribucion de especies.
Periodo con condiciones adecuadas para realizar campo y vuelos de dron con seguridad.
Decision de continuar o cancelar una mision con base en criterios previos de seguridad y calidad.
Pronostico oficial usado para planificar y ajustar actividades de campo.
Mensajes meteorologicos aeroportuarios utiles para condiciones observadas y pronostico de muy corto plazo.
Condiciones de oleaje y agitacion del agua, esenciales para seguridad en zonas costeras.
Modo de seguridad del dron activado ante perdida de senal o problemas criticos.
Uso de los mismos parametros entre campanas para permitir comparaciones justas en el tiempo.
Plan alternativo para imprevistos (vientos fuertes, lluvia, mar agitado, falla tecnica).
Inicio previsto: marzo de 2026
Duracion principal: 22 meses + etapa posterior a la defensa
El cronograma fue estructurado para mantener flujo continuo entre planificacion, campo, analisis y redaccion, reduciendo carga al final del programa y garantizando tiempo para validar resultados.
| Fase | Periodo | Objetivo central |
|---|---|---|
| Fase 1 | M1–M5 | Fundamentacion teorica, diseno de muestreo y preparacion operativa |
| Fase 2 | M6–M10 | Primera campana de campo y consolidacion inicial de datos |
| Fase 3 | M11–M15 | Segunda campana, integracion final y modelado ecologico |
| Fase 4 | M16–M22 | Sintesis cientifica, calificacion, defensa y publicacion |
| Periodo | Actividades principales | Entregables previstos |
|---|---|---|
| M1–M2 | Inmersion bibliografica, alineacion metodologica y definicion final del diseno de muestreo. | Protocolo metodologico consolidado y plan de trabajo validado con la orientacion. |
| M3–M5 | Permisos, logistica de campo, estandarizacion de formularios y entrenamiento de colecta. | Lista de verificacion operativa completa y cronograma de campo finalizado. |
| M6–M8 | 1ra campana: inventario, DAFOR, variables ambientales y registros georreferenciados. | Datos primarios de campo (biologicos + ambientales + espaciales) organizados. |
| M9–M10 | Limpieza de datos, organizacion SIG y analisis descriptivo preliminar. | Mapas iniciales de ocurrencia e informe tecnico parcial de la campana 1. |
| M11–M13 | 2da campana para reforzar muestreo, validar patrones y cubrir vacios. | Datos integrados de ambas campanas y base geoespacial de trabajo final. |
| M14–M15 | Calculo de HSI, ejecucion de SDM y evaluacion de desempeno de modelos. | Mapas de aptitud y distribucion potencial con validacion estadistica. |
| M16–M18 | Interpretacion ecologica de resultados y redaccion de calificacion etapa 1. | Capitulos parciales y presentacion de calificacion intermedia (M18). |
| M19–M21 | Redaccion final de disertacion, revision tecnica y ajustes de figuras/tablas. | Version completa de disertacion lista para banca examinadora. |
| M22 | Defensa publica e incorporacion de recomendaciones de la banca. | Disertacion defendida y version final para deposito institucional. |
| Post-defensa (Ene/2028) | Conversion de resultados en manuscrito cientifico para revista. | Articulo enviado. |
El proyecto es factible por la alineacion entre el tema y la linea de investigacion de la orientacion, la disponibilidad de infraestructura de laboratorio en UFSC y un plan de campo compatible con el cronograma de maestria.